中国土壤微生物生态学研究进展汇总

第1章绪论由来土壤微生物因其数量庞大、种类繁多而被称为丰富的生物资源库。

土壤微生物包括蓝细菌、细菌、放线菌等原核微生物，还有真菌、蓝藻除外的藻类真核生物，地衣以及原生动物等，是一种形体微小，结构较简单的生物。

广泛活跃于土壤中，土壤微生物对生物地球化学循环贡献着不可估量的力量，在土壤形成、有机质代谢、污染物降解、植物养分循环转化等过程中具有不可替代的作用，同时也是评价该地土壤肥力的重要指标之一，因此，对土壤微生物的生态学研究，有着非常深远的意义[1 －3]。

草地土壤微生物是土壤有机复合体以及草地生态系统的重要组成部分[4]。

通过对土壤中微生物的活动和分布进行详细研究，可以了解对微生物特性、分布、功能等的影响的因素有哪些，同时可以知晓微生物对植物生长发育、土壤肥力以及土壤中能量流动与物质循环的影响和作用。

气候变化与季节更替对草地土壤微生物的数量与分布具有一定影响。

微生物总生物量在春夏季节较高，秋季较低，冬季最少。

不同类群的微生物量有各自不同的特点，但是随季节变化的总体趋势与上述相似。

杨成德等[5]对东祁连山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季节动态研究中发现，土壤微生物量碳随季节变化呈先升高后降低再升高的趋势，其中7月达到最大值，9月下降到最小值，但土壤微生物量氮、磷的季节变化与土壤微生物量碳有所不同，土壤酶活性也呈现季节性变化。

金风霞等[6]在对不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究中指出，各种植年限苜蓿草地土壤微生物群落以细菌占优势，而真菌的变化规律不明显，随着种植年限的变化，细菌和放线菌的数量呈现逐年递增的趋势。

高雪峰等[7]研究了草原土壤微生物受放牧影响后的季节变化规律，研究结果表明，土壤中的细菌数量最低，从3月份开始逐渐增加，8月份达到最高值，8月到10月降低; 真菌数量3月份最高，5月份最低，而5月8月呈增加趋势，8月到10呈降低趋势; 放线菌数量5月份最少，5月到10月逐渐增加，10月份最高，之后又逐渐降低; 三大微生物类群的季节变化趋势不一致。

任佐华等[8]研究了青藏高原腹地中，三江源自然保护区中的高寒草原土壤，分析了土壤微生物受气候变化的影响，结果表明，该区域微生物数量细菌最多，放线菌的数量次之，真菌的数量较少; 并且发现主要功能微生物菌群数量从多到少依次为氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌; 所研究区域的微生物生物量碳、氮含量差异显著; 对三江源地区高寒草原的土壤微生物活性影响明显的因素是温度的升高。

森林的生长发育受很多因素影响，其中森林土壤微生物的数量和种群，直接影响土壤理化性质以及土壤肥力，从而影响森林的生长发育。

微生物在林地枯落物的分解过程起着重要作用，是维持和恢复林地生产力的主要因素［9 －11］。

不同的土壤环境中微生物的种群结构和数量变化的差异性较大，森林土壤微生物的分布与地理区域、季节交替都有一定的相关性。

张文婷等［12］分析了黄土高原地区中，不同植被坡地土壤微生物区系特征，结果发现，细菌数量均很丰富，但是随土层深度的增加而逐渐减少的趋势不明显;柠条土壤表层真菌数量少于5〜20 cm的土层，而其他植被都是表层多于5〜20 cm 的土层；放线菌的数量随土层加深逐渐减少。

于学珍等「他通过对浙江天童常绿阔叶林退化过程中土壤微生物主要类群变化特征的研究发现，微生物总数为(6. 6 X 106 )〜(1.2 X 106 )(个/g干重)。

还有学者的研究发现，闽北地区中亚热带森林退化过程中土壤微生物数量为(7. 9 X 106 )〜(0.9 X 106 ) ( 个/g 干重) ［14］。

徐文煦等［15］对大兴安岭森林土壤微生物的生态分布研究得出，3 种不同林地的微生物总量变化范围为( 1. 42 X 106 ) 〜( 1. 16 X 106 )(个/g 干重)。

姜海燕等：⑹研究了大兴安岭兴安落叶松林中，土壤微生物分布特征，结果发现微生物总量为( 2. 88 X 107 ) 〜( 2. 07 X 106 )( 个/g 干重) 。

斯贵才等［17］对藏东南森林土壤微生物群落的研究结果显示，海拔梯度对该地土壤微生物落结构影响较大，微生物丰度呈现中峰优势分布规律；水分含量、有机碳、全氮、碳氮比等土壤理化指标与生物特征对海拔梯度的响应较弱，没有显著变化。

江玉梅等［18］对江西退化红壤人工重建森林土壤微生物碳源代谢功能的研究表明，土壤微生物在不同培养时间以及不同土壤深度对单一碳源的利用能力之间的差异达到显著水平，主成分分析结果表明，森林土壤微生物的敏感碳源主要为糖类。

李胜蓝等［］对湘中丘陵区4 种森林类型土壤微生物生物量碳、氮含量作了研究，结果显示，4 19种森林各层土壤总有机碳、全氮平均含量的变化趋势基本一致，随着林分组成树种数量的增加而增大； 4 种森林土壤微生物生物量碳和氮含量的季节变化均为“夏高冬低” 或者“秋高春低”。

吴则焰等［20］的研究结果显示，不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性差异显著；土壤微生物群落的多样性随着海拔上升、土层加深而逐渐下降。

农田由于长期施用农药、化肥，使土壤中的微生物大量减少，但是在土壤中，微生物种群又是土壤生态系统的非常重要的组成部分。

因此，相关学者对农田土壤微生物生态的研究，对于保障农田生态系统安全，改善农田土壤生态环境具有深远意义。

戴丽］对农田土壤生态系统功能修复研究中指出，施用富含活性微生物的肥料之后，农田［21土壤中有益微生物的生物量大大增加，可以促进土壤中有益微生物的大量繁殖，这样又抑制了土壤中丝状真菌的繁殖，有利于改善农田土壤的微生态环境，为根际微生物的繁殖提供了良好的条件，促进作物生长。

刘淑梅等［22］对夏玉米农田土壤微生物特性的影响作了研究，结果显示，各种耕作措施土壤微生物数量从多到少依次为细菌、放线菌、真菌，三大微生物菌落组成、数量和比例受耕作处理影响显著。

武晓森等［23］用不同施肥处理对农田土壤微生物区系和功能作了研究，结果表明，不同施肥处理间土壤微生物区系存在相似性。

经过切胶测序及BLAST 比对，发现大多数为不可培育细菌，可培养细菌中以芽孢杆菌属和类芽孢杆菌属居多。

张红等［24］在对不同植物秸秆腐解特性与土壤微生物功能多样性的研究中指出，葡萄园土壤微生物活性高，稳定性好，其次为桃园和农田; 土壤微生物群落的三大指数与土壤碱解氮、速效磷和土壤温度呈极显著相关; 不同秸秆处理的腐解残留率与土壤微生物群落的优势度呈显著负相关。

张凤云［25］的研究结果表明，土壤有机质与土壤微生物量氮之间无明显的相关性，和土壤微生物量碳之间呈显著正相关。

微生物的研究方法随着科技的进步也在不断的完善和改进，综合起来主要有土壤微生物镜检和纯培养，运用熏蒸浸提法、熏蒸培养法以及底物诱导呼吸法来测定微生物量，直接培养法是最经典的测定微生物多样性的方法，土壤中细菌的组成及多样性分析主要是通过分子生物学技术直接来测定。

李倩茹等[26]通过对湛江市东海岛大坝红树林区和非红树林区的土壤样品进行微生物培养测定得出，不同红树植物林地土壤微生物数量不同，而且红树林土壤微生物数量多于非红树林土壤微生物数量，在所研究的土壤样品中，数量最多的是细菌，放线菌数量次之，数量最少的是真菌。

张强[27]运用稀释平板法测定北京地区果园里苹果、梨和葡萄3 种不同种植区土壤的微生物种群数量，结果显示，细菌数量最多，放线菌次之，真菌数量最少。

多祎帆等[28]采用稀释平板法研究了湖南天际岭植物园的3 种不同林分土壤微生物数量的分布特征，结果显示，微生物总数从高到底依次为樟树林、混交林、马尾松林，而3 种林分之间的微生物总数存在显著差异，并以细菌占绝对优势。

杨官品等[29]对土壤细菌16SrRNA 基因变异型及其与植被的相关性做了相关分析，研究结果显示，人工林、草地和农田3 种植被土壤在细菌群落结构上有不同的分化，从草地到农田，土壤细菌遗传多样性分化加剧，但是也有相似的细菌类群。

赵庆节[30]种植不同植物的人工湿地土壤微生物群落做了研究，结果发现，土壤微生物多样性群落的功能多样性随土壤深度增加而减弱，不同植物的湿地土壤微生物群落存在明显差异，植物的根系对土壤微生物群落存在一定影响，但是不起决定作用。

第6章存在问题及展望土壤微生物在研究过程中，虽然有很多新的技术手段，但是在样品的运输保存过程中微生物的消长、温度湿度的控制、镜检计数、土壤DNA 的提取、纯化等都存在不同程度的问题，比如在运输保存中微生物数量的增加或者减少，镜检计数与土壤DNA 的提取、纯化过程中，实验操作的误差以及仪器的精准度等，都会影响最终的研究结果，突破性的改进和发展。

由于受土壤微生物的生物量、土壤酶活性以及土壤微生物多样性等多种因素的影响，关于土壤微生物生态学领域的研究依然任重而道远，如何合理利用化肥、科学耕作、合理利用土地资源，都成为改善土壤微生态环境的重要研究领域，环境变化对土壤中微生物的影响土壤碳储量变化动态、氮沉降对土壤生态系统的影响等均已经成为世界各国研究的热点。

参考文献1] 张小甫，时永杰，田福平等. 土壤微生物生态学研究进展[ J]. 安徽农业科学，2010，38( 19) : 10124－10126.2] 徐建文，左淑珍. 保护性耕作对旱作玉米土壤微生物和酶活性影响的探讨 [J]. 黑龙江农业科技，2009( 8) : 113.3] 郝文英. 中国农业百科全书: 土壤卷 [M ]. 北京: 中国农业出版社，1996: 385－400.4] 侯众，李元华. 应重视草原退化问题 [J]. 内蒙古草业，2000( 1) : 17－18.5] 杨成德，龙瑞军，薛莉等. 东祁连山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季节动态[ J]. 中国草地学报，2014，36( 2) : 78－84.6] 金风霞，麻冬梅，刘昊焱等. 不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究 [J]. 干旱地区农业研究，2014，32( 2) :73－77.7] 高雪峰，吴春燕，韩国栋. 草原土壤微生物受放牧的影响及其季节变化 [J]. 微生物学通报，2010，37( 8) : 1117－1122.8] 任佐华，张于光，李迪强等. 三江源地区高寒草原土壤微生物活性和微生物量[ J].生态学报，2011，31 ( 11) :3232－3238.9] Devi N B ，Yadava P S. Seasonal dynamics in soilmicrobial biomass ，CN and P in a mixed-oak forest ecosystem of Ma- nipur，North-east India[J]. Applied Soil Ecology，2006，31: 220－227.10] Schipper L A，Degens B P，Sparling G P. Changes in mi- crobial heterotrophic diversity along five plants successional sequenc[esJ]. Soil Biol Biochem ，2001，33: 2093－2103.11] Kate A E，Jennifer M，Peter K G，etal. Soil microbial and nutrient dynamics in a wet arctic sedge meadow in late winter and early sprin[gJ]. Soil Biology and Biochemis- try，2006，38( 9) : 2843－2851.12] 张文婷，来航线，王延平等. 黄土高原不同植被坡地土壤微生物区系特征]J].生态学报，2008, 28( 9) : 4228— 4234.13] 于学珍，陆葵，李秀艳. 天童常绿阔叶林退化过程中土壤微生物主要类群变化特性研究[ J] . 安全与环境学报，2005，5( 4) : 61—64.14] 宋漳，朱锦懋，杨玉盛. 闽北常绿阔叶林土壤微生物学特性的研究 [ J] . 福建林学院学报，2000，20 ( 4) : 317—320.15] 徐文煦，王继华，张雪萍等. 大兴安岭森林土壤微生物生态分布研究 [J] . 哈尔滨师范大学: 自然科学学报，2009，25( 1) : 67—70.16] 姜海燕，闫伟. 大兴安岭兴安落叶松林土壤微生物分布特征[ J] . 浙江林学院学报，2010，27( 2) : 228—232.17] 斯贵才，袁艳丽，王建等. 藏东南森林土壤微生物群落结构与土壤酶活性随海拔梯度的变化［J /OA］.18］江玉梅，谢晶，曹广泮等. 江西退化红壤人工重建森林土壤微生物碳源代谢功能研究［J］. 土壤学报，2014，51( 1) : 158－165.19］李胜蓝，方晰，项文化等. 湘中丘陵区4 种森林类型土壤微生物生物量碳氮含量［J］. 林业科学，2014，50( 5) :8－16.20］吴则焰，林文雄，陈志芳等. 中亚热带森林土壤微生物群落多样性随海拔梯度的变化［J］. 植物生态学报，2013，37( 5) : 397－406.21］戴丽. 农田土壤生态系统功能修复研究［J］. 环境科学导刊，2014，33( 4) : 45－48.22］刘淑梅. 小麦、玉米轮作制度下耕作方式对夏玉米农田土壤微生物特性的影响［C］. 中国作物学会学术会议论文，2013: 151.23］武晓森，杜广红，穆春雷，等. 不同施肥处理对农田土壤微生物区系和功能的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2014，20( 1) : 99－109.24］张红，吕家珑，曹莹菲，等. 不同植物秸秆腐解特性与土壤微生物功能多样性研究［J］. 土壤学报，2014，51( 4) : 743－752.25］张凤云. 黑河流域保护性耕作对农田土壤微生物量碳、氮和有机质的调控［J］.水土保持通报，2014，34( 1) : 93－97.26］李倩茹，符夏梨. 红树林土壤微生物与土壤酶活性分析［J］. 广东农业科学，2009( 7) 93 －95.27］张强，魏钦平，齐鸿雁等. 北京果园土壤营养状况和微生物种群调查分析［J］.中国农学通报，2009, 25( 17) : 162- 167.28］多祎帆，王光军，刘亮. 长沙市城市森林生态系统土壤微生物数量特征分析［J］.中南林业科技大学学报，2011, 31( 5) : 178—182.［29］杨官品，朱艳红，陈亮等.土壤细菌16Sr R NA基因变异型及其与植被的相关研究［J］. 应用生态学报，2001，12( 5) : 757—760.30］赵庆节. 种植不同植物的人工湿地土壤微生物群落研究［J］. 上海交通大学学报: 农业科学版，2011，29( 3) :。